Электрооптический модулятор

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пилипович Владимир Антонович Ставров Александр Афанасьевич Конойко Алексей Иванович Поликанин Александр Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Электрооптический модулятор, содержащий последовательно оптически связанные первый отражатель, электрооптический элемент и второй отражатель, отличающийся тем, что содержит голографический элемент, первый вход которого является входом электрооптического модулятора, первый выход оптически связан с первым отражателем, второй вход оптически связан со вторым отражателем, а второй выход является выходом электрооптического модулятора, причем голографический элемент образован двумя объемными голографическими решетками, штрихи которых ориентированы по отношению друг к другу под углом, равным 2 , где- угол Брэгга, в главной плоскости, параллельной плоскости наведенной анизотропии показателя преломления электрооптического элемента, и в которой первый и второй отражатели ориентированы друг относительно друга под углом, равным 90 - . 10212 1 2008.02.28 Электрооптический амплитудный модулятор относится к области оптических методов обработки информации, лазерной технике, оптической связи и локации и может быть использован в научном, технологическом, измерительном и медицинском приборостроении. Известен электрооптический модулятор 1, который состоит из резонатора ФабриПеро, образованного двумя отражателями, в который помещен электрооптический элемент с поперечным приложением управляющего поля. Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за наличия больших потерь излучения при вводе излучения в резонатор Фабри-Перо. Наиболее близким по технической сущности является электрооптический модулятор 2, который состоит из трех зеркал, образующих кольцевой резонатор Фабри-Перо, и электрооптического элемента с поперечным приложением управляющего поля, причем два зеркала полупрозрачны. Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за наличия больших потерь излучения при вводе излучения в кольцевой резонатор Фабри-Перо. Технической задачей изобретения является увеличение эффективности модуляции оптического излучения путем уменьшения световых потерь при вводе излучения в кольцевой резонатор Фабри-Перо. Поставленная техническая задача решается тем, что электрооптический модулятор,содержащий последовательно оптически связанные первый отражатель, электрооптический элемент и второй отражатель, содержит голографический элемент, первый вход которого является входом электрооптического модулятора, первый выход оптически связан с первым отражателем, второй вход оптически связан со вторым отражателем, а второй выход является выходом электрооптического модулятора, причем голографический элемент образован двумя объемными голографическими решетками, штрихи которых ориентированы по отношению друг к другу под углом, равным 2, где- угол Брэгга, в главной плоскости, параллельной плоскости наведенной анизотропии показателя преломления электрооптического элемента, и в которой первый и второй отражатели ориентированы друг относительно друга под углом, равным 90-. Совокупность указанных признаков позволяет осуществлять высокоэффективную амплитудную модуляцию оптического излучения за счет решения вопроса существенного уменьшения потерь излучения при вводе его в кольцевой интерферометр путем ввода в кольцевой интерферометр голографического элемента, образованного двумя объемными голографическими решетками, штрихи которых ориентированны в главной плоскости по отношению друг к другу под углом, равным 2, где- угол Брэгга . Сущность изобретения поясняется на фигуре, где 1 - объемный голографический элемент 2 - первый отражатель 3 - электрооптический элемент 4 - второй отражатель. Устройство содержит последовательно оптически связанные объемный голографический элемент 1, образованный двумя объемными голографическими решетками, штрихи которых ориентированы в главной плоскости по отношению друг к другу под углом, равным 2, где- угол Брэгга , первый отражатель 2, электрооптический элемент 3 и второй отражатель 4, образующие кольцевой резонатор Фабри-Перо, причем главная плоскость объемного голографического элемента параллельна плоскости наведенной анизотропии показателя преломления электрооптического элемента, а угол наклона входного светового пучка к штрихам первой решетки объемного голографического элемента 1 выбран равным углу Брэгга, причем первый и второй отражатели повернуты в главной плоскости друг относительно друга под углом, равным 90-. 2 10212 1 2008.02.28 Объемный голографический элемент 1 выполнен в виде объемной отражающей фазовой голограммы (две решетки) на материале Реоксан, динамический диапазон изменения показателя преломления которой обеспечивает преобразование световой энергии в один порядок дифракции. Электрооптический элемент 3 выполнен на базе электрооптического кристаллав виде прямоугольной призмы с поперечным приложением электрического поля. Первый 2 и второй 4 отражатели выполнены в виде диэлектрических зеркальных покрытий на плоских подложках из стекла КВ. Электрооптический модулятор работает следующим образом. В исходном состоянии на объемный голографический элемент 1 поступает постоянное световое излучение с плоским волновым фронтом под углом наклона к штрихам первой решетки объемного топографического элемента 1, равным углу Брэгга. В этом случае излучение, испытав на объемном голографическом элементе 1 дифракцию Брэгга, поступает к первому отражателю 2. Отраженный от первого отражателя 2 световой поток направляется через электрооптический элемент 3 ко второму отражателю 4. Отразившееся излучение падает на объемный голографический элемент 1 под углом Брэгга к штрихам второй его решетки. В этом случае излучение испытывает также дифракцию Брэгга. В результате дифракции излучение направляется к первому отражателю 2 по тому же пути, что и исходное, на второй цикл прохождения и т.д., что приводит к многолучевой интерференции. При этом между объемным голографическим элементом 1 и первым отражателем 2 мы будем иметь световое поле с амплитудой электрического вектора световой волныравной где 0 - амплитуда поля поступающей световой волны- энергетический коэффициент отражения объемного голографического элемента 1 1, 2 - энергетические коэффициенты отражения, соответственно, первого 2 и второго 4 отражателей Т - энергетический коэффициент светопропускания электрооптического элемента 3- разность фаз между интерферирующими световыми волнами. Следовательно, интенсивность света между объемным голографическим элементом 1 и первым отражателем 2 можно определить из выражения Вследствие того, что дифракционная эффективность объемного голографического элемента 1 меньше 1, часть излучения будет выводиться из резонатора. Следовательно, величину интенсивности светана выходе кольцевого резонатора можно определить из выражения следующего вида В исходном состоянии оптическая длина кольцевого резонатора не кратна длине волны излучения, то есть разность фаз между интерферирующими световыми волнами не равна нулю. Вследствие этого интерферирующие световые волны гасят друг друга. 3 10212 1 2008.02.28 При подаче на электрооптический элемент 3 управляющего электрического напряжения происходит изменение показателя преломления по следующему закону 10 где 0 - показатель преломления обыкновенной волны в материале электрооптического элемента 3,- приложенное напряжение,- поперечный размер электрооптического элемента 3, 63 - электрооптический коэффициент. Изменение показателя преломления приводит к изменению разности путей между интерферирующими световыми волнами, а следовательно, к изменению их разности фаз. Как только она станет равной нулю, интенсивность светового поля внутри и на выходе резонатора станет максимальной, а ее величина существенно превысит величину интенсивности света на выходе существующих модуляторов Фабри-Перо, определяемую следующим выражением 3 где Т,- энергетические коэффициенты, соответственно светопропускания и отражения зеркал, так как величина энергетического коэффициента светопропускания существующих модуляторов Фабри-Перо существенно меньше единицы, в то время как параметры 12 в выражении (3) наоборот мало, чем от нее отличаются. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.